2. Разберете трите вида водопроводни системи: HVAC (хидравлични), водопроводи (битова вода, канализация и вентилация) и химически и специални водопроводни системи (системи за морска вода и опасни химикали).
Водопровод и водопроводни системи съществуват в много строителни елементи.Много хора са виждали P-сифон или тръбопровод за хладилен агент под мивката, водещ към и от сплит система.Малко хора виждат главния инженерен водопровод в централната инсталация или системата за химическо почистване в помещението за оборудване на басейна.Всяко от тези приложения изисква специфичен тип тръбопровод, който отговаря на спецификациите, физическите ограничения, кодовете и най-добрите практики за проектиране.
Няма просто водопроводно решение, което да отговаря на всички приложения.Тези системи отговарят на всички физически и кодови изисквания, ако са изпълнени специфични критерии за проектиране и са зададени правилните въпроси на собствениците и операторите.В допълнение, те могат да поддържат правилните разходи и срокове за създаване на успешна строителна система.
HVAC каналите съдържат много различни течности, налягания и температури.Каналът може да бъде над или под нивото на земята и да минава през интериора или екстериора на сградата.Тези фактори трябва да се вземат предвид при определяне на ОВК тръбопровода в проекта.Терминът „хидродинамичен цикъл“ се отнася до използването на вода като топлоносител за охлаждане и отопление.При всяко приложение водата се подава с определен дебит и температура.Типичният пренос на топлина в помещението е чрез намотка въздух-вода, проектирана да връща вода при зададена температура.Това води до факта, че определено количество топлина се прехвърля или отстранява от пространството.Циркулацията на вода за охлаждане и отопление е основната система, използвана за климатизация на големи търговски обекти.
За повечето приложения в нискоетажни сгради очакваното работно налягане на системата обикновено е по-малко от 150 паунда на квадратен инч (psig).Хидравличната система (студена и топла вода) е система със затворен кръг.Това означава, че общият динамичен напор на помпата отчита загубите от триене в тръбопроводната система, свързаните бобини, клапани и аксесоари.Статичната височина на системата не влияе върху производителността на помпата, но оказва влияние върху необходимото работно налягане на системата.Охладителите, котлите, помпите, тръбопроводите и аксесоарите са предназначени за работно налягане от 150 psi, което е обичайно за производителите на оборудване и компоненти.Когато е възможно, това ниво на налягане трябва да се запази в проекта на системата.Много сгради, които се считат за ниски или средно високи, попадат в категорията на работното налягане от 150 psi.
При проектирането на високи сгради става все по-трудно да се поддържат тръбопроводните системи и оборудване под стандарта от 150 psi.Статичният тръбопроводен напор над около 350 фута (без добавяне на налягане на помпата към системата) ще надхвърли стандартното работно налягане на тези системи (1 psi = 2,31 фута напор).Системата вероятно ще използва прекъсвач за налягане (под формата на топлообменник), за да изолира изискванията за по-високо налягане на колоната от останалата част от свързаните тръбопроводи и оборудване.Този дизайн на системата ще позволи проектиране и инсталиране на стандартни охладители под налягане, както и определяне на тръбопроводи с по-високо налягане и аксесоари в охладителната кула.
Когато определя тръбопроводите за голям кампус проект, дизайнерът/инженерът трябва съзнателно да идентифицира кулата и тръбопроводите, определени за подиума, отразявайки техните индивидуални изисквания (или колективни изисквания, ако топлообменниците не се използват за изолиране на зоната под налягане).
Друг компонент на затворената система е пречистването на водата и отстраняването на всеки кислород от водата.Повечето хидравлични системи са оборудвани със система за пречистване на водата, състояща се от различни химикали и инхибитори, за да поддържат водата, протичаща през тръбите, при оптимално pH (около 9,0) и микробни нива за борба с биофилмите в тръбите и корозията.Стабилизирането на водата в системата и отстраняването на въздуха спомага за удължаване на живота на тръбопроводите, свързаните помпи, намотки и клапани.Всеки въздух, задържан в тръбите, може да причини кавитация в водните помпи за охлаждане и отопление и да намали преноса на топлина в охладителя, котела или циркулационните намотки.
Мед: Тип L, B, K, M или C изтеглени и закалени тръби в съответствие с ASTM B88 и B88M в комбинация с фитинги от кована мед ASME B16.22 и фитинги с безоловни спойки или спойки за подземни приложения.
Закалена тръба, тип L, B, K (обикновено се използва само под нивото на земята) или A по ASTM B88 и B88M, с фитинги от кована мед ASME B16.22 и фитинги, свързани чрез безоловно или надземно запояване.Тази тръба също така позволява използването на запечатани фитинги.
Медните тръби тип K са най-дебелите налични тръби, осигуряващи работно налягане от 1534 psi.инч при 100 F за ½ инча.Моделите L и M имат по-ниски работни налягания от K, но все още са много подходящи за HVAC приложения (налягането варира от 1242 psi при 100F до 12 инча и 435 psi и 395 psi. Тези стойности са взети от таблици 3a, 3b и 3c от Ръководството за медни тръби, публикувано от Copper Development Assn.
Тези работни налягания са за прави тръбопроводи, които обикновено не са ограничени по налягане на системата.Фитингите и връзките, свързващи две дължини на тръбата, е по-вероятно да протекат или да се повредят под работното налягане на някои системи.Типичните видове свързване за медни тръби са заваряване, запояване или запечатване под налягане.Тези видове връзки трябва да бъдат направени от материали без съдържание на олово и да отговарят на очакваното налягане в системата.
Всеки тип връзка е в състояние да поддържа система без течове, когато фитингът е правилно запечатан, но тези системи реагират по различен начин, когато фитингът не е напълно запечатан или щампован.Спойките и спойките са по-склонни да се повредят и да протекат, когато системата е напълнена и тествана за първи път и сградата все още не е заета.В този случай изпълнителите и инспекторите могат бързо да установят къде тече фугата и да отстранят проблема, преди системата да заработи напълно и пътниците и вътрешната облицовка да бъдат повредени.Това може да се възпроизведе и с херметични фитинги, ако е посочен пръстен или комплект за откриване на теч.Ако не натиснете докрай, за да идентифицирате проблемната зона, водата може да изтече от фитинга точно като спойка или спойка.Ако херметическите фитинги не са посочени в проекта, те понякога ще останат под налягане по време на тестването на конструкцията и може да се повредят само след период на работа, което води до повече щети на заетото пространство и възможно нараняване на обитателите, особено ако нагрети горещи тръби преминават през тръбите.вода.
Препоръките за оразмеряване на медни тръби се основават на изискванията на разпоредбите, препоръките на производителя и най-добрите практики.За приложения с охладена вода (температурата на водоснабдяването обикновено е 42 до 45 F), препоръчителното ограничение на скоростта за медни тръбопроводни системи е 8 фута в секунда, за да се намали шумът на системата и потенциалът за ерозия/корозия.За системи за топла вода (обикновено 140 до 180 F за отопление на помещения и до 205 F за производство на битова гореща вода в хибридни системи), препоръчителната граница на скоростта за медни тръби е много по-ниска.Ръководството за медни тръби изброява тези скорости като 2 до 3 фута в секунда, когато температурата на водата е над 140 F.
Медните тръби обикновено се предлагат в определен размер, до 12 инча.Това ограничава използването на мед в главните комунални услуги в кампуса, тъй като тези проекти на сгради често изискват канали, по-големи от 12 инча.От централната инсталация до свързаните топлообменници.Медните тръби са по-често срещани в хидравлични системи с диаметър 3 инча или по-малко.За размери над 3 инча по-често се използват стоманени тръби с прорези.Това се дължи на разликата в цената между стомана и мед, разликата в труда за гофрирана тръба спрямо заварена или запоена тръба (фитингите под налягане не са разрешени или препоръчани от собственика или инженера) и препоръчителните скорости на водата и температури в тях във всеки от тръбопроводите за материали.
Стомана: черна или поцинкована стоманена тръба по ASTM A 53/A 53M с фитинги от сферографитен чугун (ASME B16.3) или ковано желязо (ASTM A 234/A 234M) и фитинги от сферографитен чугун (ASME B16.39).Фланци, фитинги и връзки от клас 150 и 300 се предлагат с резбови или фланцови фитинги.Тръбата може да бъде заварена с присаден метал в съответствие с AWS D10.12/D10.12M.
Съответства на ASTM A 536 клас 65-45-12 сферографитен чугун, ASTM A 47/A 47M клас 32510 сферографитен чугун и ASTM A 53/A 53M клас F, E или S клас B монтажна стомана или ASTM A106, стомана клас B. Фитинги с жлеб или уши за закрепване на фитинги с жлебове .
Както бе споменато по-горе, стоманените тръби се използват по-често за големи тръби в хидравличните системи.Този тип система позволява различни изисквания за налягане, температура и размер, за да отговори на нуждите на системите с охладена и нагрята вода.Обозначенията за класове за фланци, фитинги и фитинги се отнасят до работното налягане на наситена пара в psi.инч от съответния елемент.Фитингите от клас 150 са проектирани да работят при работно налягане от 150 psi.инча при 366 F, докато фитинги от клас 300 осигуряват работно налягане от 300 psi.при 550 F. Фитинги от клас 150 осигуряват над 300 psi работно водно налягане.инча при 150 F, а фитинги от клас 300 осигуряват до 2000 psi работно водно налягане.инча при 150 F. Предлагат се други марки фитинги за специфични типове тръби.Например, за фланци от чугунени тръби и фланцови фитинги ASME 16.1 могат да се използват степени 125 или 250.
Набраздените тръбопроводи и системите за свързване използват изрязани или оформени жлебове в краищата на тръби, фитинги, клапани и т.н. за свързване между всяка дължина на тръбата или фитингите с гъвкава или твърда система за свързване.Тези съединители се състоят от две или повече болтови части и имат шайба в отвора на съединителя.Тези системи се предлагат в типове фланци от клас 150 и 300 и материали за уплътнение от EPDM и могат да работят при температури на флуида от 230 до 250 F (в зависимост от размера на тръбата).Информацията за набраздените тръби е взета от ръководствата и литературата на Victaulic.
Стоманени тръби от списък 40 и 80 са приемливи за HVAC системи.Спецификацията на тръбата се отнася до дебелината на стената на тръбата, която се увеличава с номера на спецификацията.С увеличаване на дебелината на стената на тръбата се увеличава и допустимото работно налягане на правата тръба.Тръбите от списък 40 позволяват работно налягане от 1694 psi за ½ инча.Тръба, 696 psi инча за 12 инча (-20 до 650 F).Допустимото работно налягане за тръбите от списък 80 е 3036 psi.инч (½ инч) и 1305 psi.инча (12 инча) (и двете -20 до 650 F).Тези стойности са взети от секцията с инженерни данни на Watson McDaniel.
Пластмаси: CPVC пластмасови тръби, гнездови фитинги към спецификация 40 и спецификация 80 към ASTM F 441/F 441M (ASTM F 438 към спецификация 40 и ASTM F 439 към спецификация 80) и лепила за разтворители (ASTM F493).
PVC пластмасова тръба, фитинги за муфа съгласно ASTM D 1785 график 40 и график 80 (ASM D 2466 график 40 и ASTM D 2467 график 80) и лепила за разтворители (ASTM D 2564).Включва грунд по ASTM F 656.
Както CPVC, така и PVC тръбите са подходящи за хидравлични системи под нивото на земята, въпреки че дори при тези условия трябва да се внимава, когато се монтират тези тръби в проект.Пластмасовите тръби се използват широко в канализационни и вентилационни системи, особено в подземни среди, където оголените тръби влизат в пряк контакт с околната почва.В същото време устойчивостта на корозия на CPVC и PVC тръбите е изгодна поради корозивността на някои почви.Хидравличните тръби обикновено са изолирани и покрити със защитна PVC обвивка, която осигурява буфер между металните тръби и околната почва.Пластмасовите тръби могат да се използват в по-малки системи с охладена вода, където се очакват по-ниски налягания.Максималното работно налягане за PVC тръби надвишава 150 psi за всички размери на тръбите до 8 инча, но това се отнася само за температури от 73 F или по-ниски.Всяка температура над 73°F ще намали работното налягане в тръбопроводната система до 140°F.Коефициентът на намаляване е 0,22 при тази температура и 1,0 при 73 F. Максималната работна температура от 140 F е за PVC тръба от списък 40 и списък 80.CPVC тръбата е в състояние да издържи на по-широк работен температурен диапазон, което я прави подходяща за използване до 200 F (с коефициент на отклонение от 0,2), но има същото ниво на налягане като PVC, което й позволява да се използва в подземни хладилни приложения със стандартно налягане.водни системи до 8 инча.За системи за гореща вода, които поддържат по-високи температури на водата до 180 или 205 F, PVC или CPVC тръби не се препоръчват.Всички данни са взети от спецификациите на Harvel PVC тръби и спецификациите на CPVC тръбите.
Тръби Тръбите пренасят много различни течности, твърди частици и газове.В тези системи протичат както питейни, така и непитейни течности.Поради голямото разнообразие от течности, пренасяни във водопроводната система, въпросните тръби се класифицират като тръби за битова вода или дренажни и вентилационни тръби.
Битова вода: Мека медна тръба, ASTM B88 типове K и L, ASTM B88M типове A и B, с фитинги под налягане от кована мед (ASME B16.22).
Твърди медни тръби, ASTM B88 типове L и M, ASTM B88M типове B и C, с фитинги от лята мед (ASME B16.18), фитинги от кована мед (ASME B16.22), бронзови фланци (ASME B16.24)) и медни фитинги (MCS SP-123).Тръбата също така позволява използването на запечатани фитинги.
Типовете медни тръби и свързаните с тях стандарти са взети от раздел 22 11 16 на MasterSpec.Дизайнът на медни тръби за битово водоснабдяване е ограничен от изискванията за максимален дебит.Те са посочени в спецификацията на тръбопровода, както следва:
Раздел 610.12.1 от Единния водопроводен кодекс от 2012 г. гласи: Максималната скорост в системите за тръби и фитинги от мед и медни сплави не трябва да надвишава 8 фута в секунда в студена вода и 5 фута в секунда в гореща вода.Тези стойности се повтарят и в Наръчника за медни тръби, който използва тези стойности като препоръчителни максимални скорости за тези видове системи.
Тръбопроводи от неръждаема стомана тип 316 в съответствие с ASTM A403 и подобни фитинги, използващи заварени или назъбени съединители за по-големи битови водопроводни тръби и директен заместител на медни тръби.С нарастващата цена на медта тръбите от неръждаема стомана стават все по-често срещани в системите за битова вода.Типовете тръби и свързаните с тях стандарти са от Администрацията за ветераните (VA) MasterSpec Раздел 22 11 00.
Нова иновация, която ще бъде въведена и наложена през 2014 г., е Федералният закон за ръководството на питейната вода.Това е федерално прилагане на действащите закони в Калифорния и Върмонт по отношение на съдържанието на олово във водните пътища на всякакви тръби, клапани или фитинги, използвани в системи за битова вода.Законът гласи, че всички намокрени повърхности на тръби, фитинги и приспособления трябва да бъдат „без олово“, което означава, че максималното съдържание на олово „не надвишава среднопретеглената стойност от 0,25% (олово)“.Това изисква производителите да произвеждат безоловни отлети продукти, за да отговарят на новите законови изисквания.Подробностите са предоставени от UL в Насоките за олово в компонентите на питейната вода.
Отводняване и вентилация: Канализационни тръби и фитинги от чугун без ръкави, отговарящи на ASTM A 888 или Института за канализационни тръби от чугун (CISPI) 301. Фитинги Sovent, отговарящи на ASME B16.45 или ASSE 1043, могат да се използват със система без спиране.
Канализационните тръби от чугун и фланцовите фитинги трябва да отговарят на ASTM A 74, гумените уплътнения (ASTM C 564) и уплътнителя от чисто олово и дъбови или конопени влакна (ASTM B29).
И двата вида въздуховоди могат да се използват в сгради, но въздуховодите и фитингите без въздуховоди най-често се използват над нивото на земята в търговски сгради.Чугунените тръби с CISPI Plugless фитинги позволяват постоянен монтаж, могат да бъдат преконфигурирани или могат да бъдат достъпни чрез премахване на лентовите скоби, като същевременно запазват качеството на метална тръба, което намалява шума от скъсване в потока от отпадъци през тръбата.Недостатъкът на чугунените водопроводни инсталации е, че водопроводните инсталации се влошават поради киселинните отпадъци, открити в типичните инсталации за баня.
Тръбите и фитингите от неръждаема стомана ASME A112.3.1 с разширени и разширени краища могат да се използват за висококачествени дренажни системи вместо чугунени тръби.Водопроводът от неръждаема стомана също се използва за първата секция на водопровода, която се свързва с подова мивка, където газираният продукт се оттича, за да се намалят щетите от корозия.
Твърда PVC тръба съгласно ASTM D 2665 (дренаж, отклоняване и вентилационни отвори) и PVC тръба тип пчелна пита съгласно ASTM F 891 (приложение 40), конусни връзки (ASTM D 2665 до ASTM D 3311, дренаж, отпадъчни и вентилационни отвори), подходящи за тръба от списък 40), адхезивен грунд (ASTM F 656) и лепило с разтворител (ASTM D 2564).PVC тръбите могат да бъдат намерени над и под нивото на земята в търговски сгради, въпреки че те са по-често изброени под нивото на земята поради напукване на тръбите и специални изисквания на правилата.
В строителната юрисдикция на Южна Невада изменението на Международния кодекс за строителство (IBC) от 2009 г. гласи:
603.1.2.1 Оборудване.Разрешено е монтирането на горими тръбопроводи в машинното отделение, оградено с двучасова огнеупорна конструкция и напълно защитено с автоматични спринклери.Запалими тръбопроводи могат да бъдат прекарани от помещението с оборудването до други помещения, при условие че тръбопроводите са затворени в одобрена специална двучасова огнеустойчива сглобка.Когато такива горими тръбопроводи преминават през противопожарни стени и/или подове/тавани, проникването трябва да бъде специфицирано за конкретния тръбопроводен материал със степени F и T не по-ниски от необходимата огнеустойчивост за проникването.Запалимите тръби не трябва да проникват в повече от един слой.
Това изисква всички горими тръбопроводи (пластмасови или други), налични в сграда от клас 1A, както е определено от IBC, да бъдат обвити в 2-часова структура.Използването на PVC тръби в дренажни системи има няколко предимства.В сравнение с чугунените тръби PVC е по-устойчив на корозия и окисляване, причинени от отпадъци от банята и пръст.Когато са положени под земята, PVC тръбите също са устойчиви на корозия на околната почва (както е показано в секцията за HVAC тръбопроводи).PVC тръбопроводите, използвани в дренажна система, подлежат на същите ограничения като HVAC хидравличната система, с максимална работна температура от 140 F. Тази температура е допълнително наложена от изискванията на Единния кодекс за тръбопроводи и Международния кодекс за тръбопроводи, които постановяват, че всяко изхвърляне към приемниците за отпадъци трябва да бъде под 140 F.
Раздел 810.1 от Унифицирания водопроводен кодекс от 2012 г. гласи, че тръбите за пара не трябва да бъдат директно свързани към тръбопроводи или дренажна система и вода над 140 F (60 C) не трябва да се изхвърля директно в дренаж под налягане.
Раздел 803.1 от Международния водопроводен кодекс от 2012 г. гласи, че парните тръби не трябва да се свързват към дренажна система или която и да е част от водопроводната система и вода с температура над 140 F (60 C) не трябва да се изпуска в никоя част на дренажната система.
Специални тръбопроводни системи са свързани с транспортирането на нетипични течности.Тези течности могат да варират от тръбопроводи за морски аквариуми до тръбопроводи за доставяне на химикали към системите за оборудване на басейни.Аквариумните водопроводни системи не са често срещани в търговските сгради, но се инсталират в някои хотели с дистанционни водопроводни системи, свързани към различни места от централна помпена стая.Неръждаемата стомана изглежда като подходящ вид тръбопровод за системи за морска вода поради способността си да възпрепятства корозията с други водни системи, но солената вода всъщност може да корозира и разяде тръбите от неръждаема стомана.За такива приложения пластмасовите или медно-никелови CPVC морски тръби отговарят на изискванията за корозия;при полагане на тези тръби в голям търговски обект трябва да се има предвид запалимостта на тръбите.Както беше отбелязано по-горе, използването на горими тръбопроводи в Южна Невада изисква да бъде поискан алтернативен метод, за да се демонстрира намерение за спазване на съответния код за тип сграда.
Тръбопроводът на басейна, който доставя пречистена вода за потапяне на тялото, съдържа разредено количество химикали (може да се използва 12,5% натриев хипохлорит белина и солна киселина), за да се поддържа специфично pH и химичен баланс, както се изисква от здравния отдел.В допълнение към тръбопроводите за разредени химикали, пълно хлорно избелващо средство и други химикали трябва да се транспортират от складове за насипни материали и помещения със специално оборудване.CPVC тръбите са химически устойчиви за доставка на хлорна белина, но тръбите с високо съдържание на феросилиций могат да се използват като алтернатива на химическите тръби, когато преминават през незапалими типове сгради (напр. Тип 1A).Тя е здрава, но по-крехка от стандартната чугунена тръба и по-тежка от сравнимите тръби.
Тази статия обсъжда само някои от многото възможности за проектиране на тръбопроводни системи.Те представляват повечето видове инсталирани системи в големи търговски сгради, но винаги ще има изключения от правилото.Цялостната основна спецификация е безценен ресурс при определяне на типа тръбопровод за дадена система и оценка на подходящите критерии за всеки продукт.Стандартните спецификации ще отговорят на изискванията на много проекти, но дизайнерите и инженерите трябва да ги прегледат, когато става въпрос за високи кули, високи температури, опасни химикали или промени в законодателството или юрисдикцията.Научете повече за водопроводните препоръки и ограничения, за да вземете информирани решения относно продуктите, инсталирани във вашия проект.Нашите клиенти ни се доверяват като професионалисти в дизайна, за да осигурим на техните сгради правилния размер, добре балансирани и достъпни проекти, където каналите достигат очаквания си живот и никога не изпитват катастрофални повреди.
Мат Долан е проектен инженер в JBA Consulting Engineers.Неговият опит се крие в проектирането на сложни ОВК и водопроводни системи за различни видове сгради като търговски офиси, здравни заведения и хотелиерски комплекси, включително високи кули за гости и множество ресторанти.
Имате ли опит и познания по темите, обхванати от това съдържание?Трябва да обмислите да допринесете за нашия редакционен екип на CFE Media и да получите признанието, което вие и вашата компания заслужавате.Щракнете тук, за да започнете процеса.